JP2015021698A - Air conditioning control method and air conditioning control system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、空調制御方法および空調制御システムに関し、より詳細には、サーバ室、通信機械室やデータセンタなど複数のＩＣＴ装置が設置された室内の空調を制御する空調制御方法および空調制御システムに関する。 The present invention relates to an air conditioning control method and an air conditioning control system, and more particularly to an air conditioning control method and an air conditioning control system for controlling air conditioning in a room in which a plurality of ICT devices such as a server room, a communication machine room, and a data center are installed. .
従来から、複数のＩＣＴ（Information and Communication Technology：情報通信技術）装置が設置されたサーバ室、通信機械室やデータセンタではＩＣＴ装置を冷却するための冷房の空調機を制御する空調制御システムが存在する。従来の冷房の空調システムは、空調機の設定温度を十分低く設定したり、ＩＣＴ装置付近の温度を計測し、一定の温度に保たれるよう空調機の設定温度を制御したりしている。従来の冷房の空調システムにおいて、一部のＩＣＴ装置に負荷がかかりＩＣＴ装置の排気熱がたまることなどを回避するため、冷房の空調機でＩＣＴ装置を必要以上に冷却していた。しかしながら冷房の空調機の設定温度を必要以上に低くすると空調機の消費電力が増大する。そこで空調機の消費電力を最小に抑えつつ、空調機の設定温度を適切に制御することが求められていた。 Conventionally, there is an air conditioning control system for controlling a cooling air conditioner for cooling an ICT device in a server room, a communication machine room or a data center where a plurality of ICT (Information and Communication Technology) devices are installed. To do. In the conventional cooling air conditioning system, the set temperature of the air conditioner is set sufficiently low, the temperature in the vicinity of the ICT device is measured, and the set temperature of the air conditioner is controlled so as to be maintained at a constant temperature. In the conventional cooling air conditioning system, in order to avoid a load on some ICT devices and the accumulation of exhaust heat of the ICT devices, the ICT devices are cooled more than necessary by the cooling air conditioners. However, if the set temperature of the air conditioner for cooling is lowered more than necessary, the power consumption of the air conditioner increases. Accordingly, it has been required to appropriately control the set temperature of the air conditioner while minimizing the power consumption of the air conditioner.
例えば非特許文献１には、空調室における空調機の吹出温度とＩＣＴ装置の負荷と空調機の消費電力との関係式を用いて、空調機の消費電力の総和を最小化するように空調機の吹出温度を制御しＩＣＴ装置の負荷を管理しようとする空調制御システムが記載されている。空調室とは、例えば、複数のＩＣＴ装置と、複数のＩＣＴ装置が収納されるラックとが設置されたサーバ室、および通信機械室をいう。
For example, Non-Patent
非特許文献１に記載の空調制御システムは、ＩＣＴ装置の吸気温度の温度条件を満足するようにＩＣＴ装置の負荷を割り当てることを試みる。ＩＣＴ装置の排気による熱たまりおよびＩＣＴ装置の過冷却を回避するように負荷を割り当てることを考慮している。また非特許文献１に記載の空調制御システムでは、空調機の消費電力の総和を最小化するように空調機の吹出温度を制御することにより、空調室の空調機の省エネを試みている。
The air conditioning control system described in
非特許文献１に記載の空調制御システムでは、空調機の吹出温度およびＩＣＴ装置の吸込温度の実測値からＩＣＴ装置の吸込温度を推定する推定式を算定し、空調機の吹出温度および空調機の消費電力の実測値から、空調機の消費電力を推定する推定式を算定している。また非特許文献１に記載の空調制御システムは、算定された推定式およびＩＣＴ装置の負荷の情報を用いて、空調機の消費電力を最小にするように空調機の設定温度を算出しようとしている。しかしながら、非特許文献１に記載の空調制御システムでは、すべての台数のＩＣＴ装置の負荷の情報を用いて空調機の設定温度を算出しようとしていたため、ＩＣＴ装置の台数相当の算出時間がかかっていた。算出時間が長くかかるとＩＣＴ装置の冷却が間に合わず想定していた温度を逸脱し、ＩＣＴ装置の吸込温度の温度条件を満たすことができず、ＩＣＴ装置を安定して動作させることができないという問題があった。
In the air conditioning control system described in
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、ＩＣＴ装置を迅速かつ安全に冷却することができ、さらに空調機の省エネを実現するための、空調制御方法および空調制御システムを提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide an air-conditioning control method capable of cooling an ICT device quickly and safely and further realizing energy saving of an air conditioner. And providing an air conditioning control system.
上記課題を解決するための手段として、本発明は、ＩＣＴ装置の温度を制御する空調機および前記ＩＣＴ装置の負荷を制御する空調機・ＩＣＴ装置制御装置がネットワークで接続された空調・ＩＣＴ装置制御システムにおいて、前記空調機の吹出温度を取得する手段と、前記空調機の消費電力を取得する手段と、前記空調機の吹出温度から前記ＩＣＴ装置の吸込温度を推定する手段と、前記空調機の吹出温度から前記空調機の消費電力を推定する手段と、前記ＩＣＴ装置の負荷変化量から前記空調機の消費電力変化量を推定する手段と、前記消費電力変化量を最小にするように前記ＩＣＴ装置の前記負荷変化量を決定する手段と、前記ＩＣＴ装置の吸込温度の推定値が前記ＩＣＴ装置の上限温度以下でかつ前記空調機の消費電力が最小となるように前記空調機の吹出温度を決定する手段を有することを特徴とする。 As means for solving the above problems, the present invention provides an air conditioner / ICT device control in which an air conditioner for controlling the temperature of an ICT device and an air conditioner / ICT device controller for controlling a load of the ICT device are connected by a network. In the system, means for acquiring the air temperature of the air conditioner, means for acquiring power consumption of the air conditioner, means for estimating the suction temperature of the ICT device from the air temperature of the air conditioner, Means for estimating the power consumption of the air conditioner from the blowing temperature; means for estimating the power consumption change amount of the air conditioner from the load change amount of the ICT device; and the ICT so as to minimize the power consumption change amount. The means for determining the load change amount of the device, and the estimated value of the suction temperature of the ICT device is equal to or lower than the upper limit temperature of the ICT device, and the power consumption of the air conditioner is minimized Characterized in that it comprises means for determining the outlet temperature of sea urchin the air conditioner.
本発明は、このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、ＩＣＴ装置の吸込温度が一定の温度を超えた場合に、前記ＩＣＴ装置を冷却する空調機の予め設定された第１の吹出温度を、第２の吹出温度に変更するシステムによる空調制御方法であって、前記ＩＣＴ装置の第１の負荷率および前記第１の吹出温度に基づいて前記ＩＣＴ装置の吸込温度を推定する第１の計算式を算定する第１のステップと、前記第１の吹出温度に基づいて前記空調機の消費電力を推定する第２の計算式を算定する第２のステップと、前記第１の計算式および前記第２の計算式を用いて、前記ＩＣＴ装置の負荷が変化したときの前記空調機の消費電力の変化量を推定する第３の計算式を算定し、前記空調機の消費電力が最小となるように、所定の負荷を処理するために必要な前記ＩＣＴ装置の台数に基づいて、前記第３の計算式における前記ＩＣＴ装置の第２の負荷率を決定する第３のステップと、前記第２の計算式に前記第２の吹出温度を代入した値が最小となる第１の条件式を目的関数とし、前記第１の計算式に前記第２の吹出温度および前記ＩＣＴ装置の前記第２の前記負荷率を代入した値が第１の閾値以下とする第２の条件式を制約条件として、数理計画法により前記第２の吹出し温度を計算する第４のステップとを備えることを特徴とする。
In order to achieve such an object, the present invention according to
以上説明したように、本発明によれば、ＩＣＴ装置の台数が多くても空調機の設定温度の高速計算が可能となる。さらに本発明によれば、空調室を安全な温度に保ちつつ空調機の省エネを実現することが可能となる。 As described above, according to the present invention, it is possible to calculate the set temperature of the air conditioner at high speed even when the number of ICT devices is large. Furthermore, according to this invention, it becomes possible to implement | achieve the energy saving of an air conditioner, keeping an air conditioning room at safe temperature.
以下、本発明の空調制御方法および空調制御システムについて実施形態を挙げ、図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the air conditioning control method and the air conditioning control system of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図１に本発明の一実施形態にかかる、空調制御システムの構成を示す。空調室１は、複数のＩＣＴ装置２Ｉｊと、ＩＣＴ装置２Ｉｊを冷却する複数の空調機３Ａｉとを含む。各空調機３Ａｉの吹出温度を制御し、ＩＣＴ装置２Ｉｊの負荷を割り当てる空調機・ＩＣＴ装置制御装置４と、複数のＩＣＴ装置２Ｉｊと、複数の空調機３Ａｉとは、ＬＡＮ（Local Area Network）などのネットワーク５で接続されている。
FIG. 1 shows a configuration of an air conditioning control system according to an embodiment of the present invention. The
空調機３Ａｉの吹出温度とは、空調機３Ａｉの冷気の吹き出し口付近の温度である。空調機３Ａｉの吹出温度は、空調機３Ａｉの吹出し口付近に設置された温度センサによって測定される。空調機３Ａｉの設定温度は、実測温度である吹出温度とは異なり、吹出温度の目標値である。実際に空調で設定できるのは吹出温度の目標値である設定温度であり、吹出温度が設定温度と等しくなるにはある程度の時間を要する。 The outlet temperature of the air conditioner 3A i, the temperature in the vicinity of outlet of the cold air of the air conditioner 3A i. Outlet temperature of the air conditioner 3A i is measured by installed temperature sensor near the air outlet of the air conditioner 3A i. Set temperature of the air conditioner 3A i is different from the air temperature is measured temperature, which is the target value of the air temperature. What can actually be set by air conditioning is a set temperature, which is a target value of the blowing temperature, and it takes a certain amount of time for the blowing temperature to be equal to the set temperature.
ＩＣＴ装置２Ｉｊは、ＩＣＴ装置２Ｉ１，…ＩＣＴ装置２Ｉｍ（ｊ＝１〜ｍ，ｍは正の整数）を含む。ＩＣＴ装置２Ｉｊは、ＩＣＴ装置２Ｉｊの吸込温度を計測する温度センサ部を備える。ＩＣＴ装置２Ｉｊは、例えば、サーバなどのＩＴ機器や通信機器であり、サーバラックに収納されうる。 ICT device 2I j includes ICT device 2I 1 ,... ICT device 2I m (j = 1 to m , m is a positive integer). The ICT device 2I j includes a temperature sensor unit that measures the suction temperature of the ICT device 2I j . The ICT device 2I j is, for example, an IT device such as a server or a communication device, and can be stored in a server rack.
ＩＣＴ装置２Ｉｊの吸込温度とは、ＩＣＴ装置２Ｉｊ内に吸気される開口部付近の温度である。ＩＣＴ装置２Ｉｊの吸込温度は、ＩＣＴ装置２Ｉｊ内に吸気される開口部付近に設置されたセンサによって測定される。 The inlet temperature of the ICT device 2I j, which is the temperature of the vicinity of an opening to be sucked into the ICT device 2I j. Inlet temperature of the ICT device 2I j is determined by the installed sensors near the opening to be sucked into the ICT device 2I j.
空調機３Ａｉは、空調機３Ａ１，…空調機３Ａｎ（ｉ＝１〜ｎ，ｎは正の整数）を含む。空調機３Ａｉは、例えば、室内機と室外機とからなる。図１では、空調機３Ａｉが空調室に含まれているが、空調機３Ａｉが空調室とは別の部屋に設けられ、ダクトを通じてＩＣＴ装置に冷気を供給する態様でもよい。空調機３Ａｉは、吹出温度を制御するための温度設定が可能であり、空調機３Ａｉの吹出温度、消費電力を計測している。 The air conditioner 3A i includes air conditioners 3A 1 ,... 3A n (i = 1 to n, n is a positive integer). Air conditioner 3A i, for example, consists of an indoor unit and an outdoor unit. In FIG. 1, the air conditioner 3 </ b> A i is included in the air conditioning room, but the air conditioner 3 </ b> A i may be provided in a room different from the air conditioning room and supply cold air to the ICT apparatus through a duct. Air conditioner 3A i is capable of temperature setting for controlling the air temperature, measures the air temperature, the power consumption of the air conditioner 3A i.
空調機・ＩＣＴ装置制御装置４は、ＳＮＭＰ（Simple Network Management Protocol）などを用いて各空調機３Ａｉの吹出温度の情報、各空調機３Ａｉの消費電力の情報、各ＩＣＴ装置２Ｉｊの吸込温度の情報、各ＩＣＴ装置２Ｉｊの負荷の情報を収集したり、各空調機３Ａｉの吹出温度を設定したりすることができる。また空調機・ＩＣＴ装置制御装置４は、ＩＣＴ装置２Ｉｊで処理する全体の負荷に応じて、どのＩＣＴ装置２Ｉｊにどれだけの負荷を割り当てるかを決定し制御する。
Air conditioner ·
図２に本発明の一実施形態にかかる、空調機・ＩＣＴ装置制御装置４の例のブロック図を示す。空調機・ＩＣＴ装置制御装置４は、ＬＡＮ経由で各空調機３Ａｉから各空調機３Ａｉの吹出温度の情報や各空調機３Ａｉの消費電力の情報を収集する空調機情報取得部４１と、ＬＡＮ経由で各ＩＣＴ装置２Ｉｊから各ＩＣＴ装置２Ｉｊの吸込温度および各ＩＣＴ装置２Ｉｊの負荷の情報を受信するＩＣＴ装置情報取得部４２とを備える。ＩＣＴ装置２Ｉｊの負荷、あるいはＩＣＴ装置２Ｉｊの負荷変化量という用語は、本明細書では、ＩＣＴ装置２Ｉｊで処理するタスク量やリソースの使用量を含む。ＩＣＴ装置２Ｉｊの負荷は、簡単にＩＣＴ装置２Ｉｊのオン、オフと表すこともできる。リソースの使用量は、ＣＰＵの動作周波数、メモリ容量、ネットワークＩ／Ｏ速度などを含む。また空調機・ＩＣＴ装置制御装置４は、各空調機３Ａｉの吹出温度の情報、各空調機３Ａｉの消費電力の情報、各ＩＣＴ装置２Ｉｊの吸込温度の情報などを格納する記憶部４３と、各ＩＣＴ装置２Ｉｊの吸込温度の推定値を、後述する式から計算するＩＣＴ装置吸込温度推定部（第１の算出部）４４とを備える。さらに空調機・ＩＣＴ装置制御装置４は、各空調機３Ａｉの消費電力の推定値を、後述する式から計算する空調機消費電力推定部（第２の算出部）４５と、ＩＣＴ装置２Ｉｊの吸込温度が一定の温度条件を満足し、かつ空調機３Ａｉの消費電力の和が最小となるようにＩＣＴ装置２Ｉｊの負荷を割り当てるＩＣＴ装置負荷設定部（決定部）４６とを備える。また空調機・ＩＣＴ装置制御装置４は、ＩＣＴ装置に関する一定の温度条件を満足し、かつ空調機３Ａｉの消費電力の和が最小となる空調機吹出温度を求める空調機吹出温度設定部（第３の算出部）４７とを備える。
FIG. 2 shows a block diagram of an example of the air conditioner / ICT
空調機情報取得部４１は、ＬＡＮ経由で各空調機３Ａｉから各空調機３Ａｉの吹出温度の情報や各空調機３Ａｉの消費電力の情報を収集し、ＩＣＴ装置情報取得部４２は、ＬＡＮ経由で各ＩＣＴ装置２Ｉｊから各ＩＣＴ装置２Ｉｊの吸込温度および各ＩＣＴ装置２Ｉｊの負荷を受信する。
Air conditioner
ＩＣＴ装置吸込温度推定部４４は、空調機情報取得部４１が収集した各空調機３Ａｉの吹出温度の情報、およびＩＣＴ装置情報取得部４２が収集した各ＩＣＴ装置２Ｉｊの吸込温度および各ＩＣＴ装置２Ｉｊの負荷を受信する。またＩＣＴ装置吸込温度推定部４４は、各空調機３Ａｉの吹出温度と各ＩＣＴ装置２Ｉｊの負荷が変化した際に、各ＩＣＴ装置２Ｉｊの吸込温度がどのように変化するかを表わした次の関係式（式１）（第１の計算式）を決定する。
Y=TX+VC （式１）
ICT device inlet
Y = TX + VC (Formula 1)
Yは各ＩＣＴ装置２Ｉｊの吸込温度を表すｍ次元の列ベクトル、ｍはＩＣＴ装置２Ｉｊの台数、Xは各空調機３Ａｉの吹出温度（空調機の第１の吹出温度）を表すｎ次元の列ベクトル、ｎは空調機３Ａｉの台数、Tはｍ×ｎ行列、Cは各ＩＣＴ装置２Ｉｊの負荷（ＩＣＴ装置の第１の負荷率）を表すｍ次元の列ベクトル、Vはｍ×ｍ行列である。ベクトルCの要素は、簡単な例として、各ＩＣＴ装置２Ｉｊの負荷Cの要素番号のＩＣＴ装置２Ｉｊに負荷を割り当てる場合を１、割り当てない場合を０とすることができる。 Y is an m-dimensional column vector that represents the suction temperature of each ICT device 2I j , m is the number of ICT devices 2I j , and X is the air temperature of each air conditioner 3A i (the first air temperature of the air conditioner) n Dimensional column vector, n is the number of air conditioners 3A i , T is an m × n matrix, C is an m-dimensional column vector representing the load of each ICT device 2I j (first load factor of the ICT device), V is It is an m × m matrix. As a simple example, the element of the vector C can be 1 when the load is assigned to the ICT device 2I j of the element number of the load C of each ICT device 2I j , and can be 0 when the load is not assigned.
（式１）に示す関数は、予め各ＩＣＴ装置２Ｉｊからの吸込温度Yの情報および負荷Cの情報と、各空調機３Ａｉからの吹出温度Xの情報の学習データにより決定され記憶部４３に格納されている。 The function shown in (Equation 1) is determined in advance by learning data of the information on the suction temperature Y and the information on the load C from each ICT device 2I j and the information on the blowing temperature X from each air conditioner 3A i. Stored in
なお、（式１）における各ＩＣＴ装置２Ｉｊの吸込温度Yと各ＩＣＴ装置２Ｉｊの負荷Cとの関係について、各ＩＣＴ装置２Ｉｊの負荷Cは、各ＩＣＴ装置２Ｉｊの発熱量と同等と考えられるため、各ＩＣＴ装置２Ｉｊの負荷Cの変化が各ＩＣＴ装置２Ｉｊの吹出温度を変化させる。各ＩＣＴ装置２Ｉｊの排気は、各ＩＣＴ装置２Ｉｊの吸込側に回りこんで各ＩＣＴ装置２Ｉｊの吸込温度Yに影響を与える。したがって各ＩＣＴ装置２Ｉｊの負荷Cの大きさは、各ＩＣＴ装置２Ｉｊの吹出温度のみならず各ＩＣＴ装置２Ｉｊの吸込温度Yにも影響を及ぼすことになる。 Note that the relationship between the load C of the suction temperature Y and the ICT device 2I j of each ICT device 2I j in Equation (1), the load C in the ICT device 2I j is equal to the calorific value of the ICT device 2I j it is considered that the change of the load C in the ICT device 2I j alters the outlet temperature of the ICT device 2I j. Exhaust of each ICT device 2I j affects the suction temperature Y of the ICT device 2I j crowded around to the suction side of the ICT device 2I j. Thus the magnitude of the load C in the ICT device 2I j will also affect the suction temperature Y of the ICT device 2I j not blow temperature only the ICT device 2I j.
空調機消費電力推定部４５は、空調機情報取得部４１が収集した各空調機３Ａｉの消費電力の情報および各空調機３Ａｉの吹出温度Xの情報を受信する。さらに空調機消費電力推定部４５は、空調機情報取得部４１で取得した各空調機３Ａｉの消費電力を用いて各空調機３Ａｉの吹出温度を変化させた際の各空調機３Ａｉの消費電力の合計を推定する次の関係式（式２）（第２の計算式）を決定する。
P=WX+b （式２）
Air conditioner consumed
P = WX + b (Formula 2)
Pは複数の空調機３Ａｉの消費電力の合計、Wは各空調機３Ａｉの吹出温度Xの係数を表すｎ次元の行ベクトル、bは正の定数である。 P is the total power consumption of the plurality of air conditioners 3A i, W is a row vector of n dimensions representing the coefficients of the outlet temperature X of each air conditioner 3A i, b is a positive constant.
（式２）に示す関数も予め空調機３Ａｉからの消費電力Pの情報と吹出温度Xの情報の学習データにより決定され記憶部４３に格納されている。
The function shown in (Equation 2) is also determined in advance by learning data of the information on the power consumption P from the air conditioner 3A i and the information on the blowing temperature X, and is stored in the
（式２）より各空調機３Ａｉの吹出温度の変化量ΔXと各空調機３Ａｉの消費電力の合計の変化量ΔPの関係式は、次の（式３）となる。
ΔP=WΔX （式３）
Relationship of the total amount of change ΔP of the power consumption of the air temperature change amount ΔX and each of the air conditioners 3A i of each air conditioner 3A i from equation (2) becomes the following (Equation 3).
ΔP = WΔX (Formula 3)
（式１）より各空調機３Ａｉの吹出温度の変化量ΔXおよび各ＩＣＴ装置２Ｉｊの負荷変化量ΔCと、各ＩＣＴ装置２Ｉｊの吸込温度変化量ΔYの関係式を次の（式４）に示す。
ΔY=TΔX+VΔC （式４）
(Equation 1) than the outlet temperature of each air conditioner 3A i variation ΔX and the load change amount ΔC of the ICT device 2I j, of each ICT device 2I j of the suction temperature variation ΔY relational expression of the following (Formula 4 ).
ΔY = TΔX + VΔC (Formula 4)
今、各ＩＣＴ装置２Ｉｊに負荷が与えられ各ＩＣＴ装置２Ｉｊの吸込温度が変化し、各空調機３Ａｉの吹出温度を制御して各ＩＣＴ装置２Ｉｊの吸込温度をできるだけ一定にする場合を考える。すなわち、（式４）においてΔY＝０とすると、
ΔX=−T＋VΔC （式５）
となる。T+は、ｍ×ｎ行列Tの擬似逆行列（ｎ×ｍ行列）で、次の（式６）で表される。
T＋=(TｔT)-1Tｔ （式６）
Now, if the suction temperature of the ICT device 2I j load is applied to the ICT device 2I j is changed to constant as possible suction temperature of the ICT device 2I j to control the air temperature of each air conditioner 3A i think of. That is, if ΔY = 0 in (Equation 4),
ΔX = −T + VΔC (Formula 5)
It becomes. T + is a pseudo inverse matrix (n × m matrix) of the m × n matrix T and is expressed by the following (formula 6).
T + = (T t T) −1 T t (Formula 6)
Tｔはｍ×ｎ行列Tの行と列を入れ替えた転置行列（ｎ×ｍ行列）、(TｔT)-1はｎ×ｎ行列TｔTの逆行列（ｎ×ｎ行列）を表す。 T t represents a transposed matrix (n × m matrix) in which rows and columns of the m × n matrix T are exchanged, and (T t T) −1 represents an inverse matrix (n × n matrix) of the n × n matrix T t T. .
（式３）、（式５）より次の（式７）（第３の計算式）が導き出される。
ΔP=−WT＋VΔC （式７）
From (Expression 3) and (Expression 5), the following (Expression 7) (third calculation expression) is derived.
ΔP = −WT + VΔC (Formula 7)
（式７）で示されるΔPは、各ＩＣＴ装置２Ｉｊの負荷を変化させたときの複数の空調機３Ａｉの消費電力の合計の変化量を表し、−WT＋V（第１のパラメータ）は、ｍ次元の行ベクトルを表している。また、ベクトル−WT＋Vの各要素の符号は正である。できるだけ各空調機３Ａｉの省エネとなる各ＩＣＴ装置２Ｉｊの負荷の割り当てを求めるには、各空調機３Ａｉの消費電力の合計の変化量ΔPを最小にするように各ＩＣＴ装置２Ｉｊの負荷を決定すればよい。 ΔP shown in (Expression 7) represents the total amount of change in power consumption of the plurality of air conditioners 3A i when the load of each ICT device 2I j is changed, and −WT + V (first parameter) Represents an m-dimensional row vector. Further, the sign of each element of the vector −WT + V is positive. Possible to determine the allocation of energy saving become loads of the ICT device 2I j of each air conditioner 3A i are each ICT device 2I j to the total power dissipation of the amount of change ΔP of the air conditioner 3A i to minimize What is necessary is just to determine a load.
各空調機３Ａｉの消費電力の合計の変化量ΔPを最小にするように各ＩＣＴ装置２Ｉｊの負荷を決定する方法として、所定の負荷の処理を実行するのに必要となるＩＣＴ装置２Ｉｊの負荷総量C#を用いる。ＩＣＴ装置２Ｉｊの負荷総量C#は、本明細書では簡単な例として、所定の負荷を処理するのに必要な各ＩＣＴ装置２Ｉｊの台数とする。ＩＣＴ装置２Ｉｊの負荷総量C#は記憶部４３に格納される。
The total power dissipation of the amount of change ΔP of the air conditioner 3A i as a method for determining the load of each ICT device 2I j to minimize, ICT device 2I j necessary for executing the processing of a predetermined load Use the total load C # . The total load C # of the ICT device 2I j is, as a simple example in this specification, the number of ICT devices 2I j necessary for processing a predetermined load. The total load C # of the ICT device 2I j is stored in the
各ＩＣＴ装置２Ｉｊの負荷変化量ΔCを次の（式８）に示す。
ΔC=(ΔC1,ΔC2,ΔC3,ΔC4,ΔC5,ΔC6,ΔC7,ΔC8,ΔC9,…,ΔCm)ｔ （式８）
また、ベクトル−WT＋Vを、次の（式９）に示す。
−WT＋V=(a1,a2,a3,a4,a5,a6,a7,a8,a9,…,am) （式９）
The load change amount ΔC of each ICT device 2I j is shown in the following (formula 8).
ΔC = (ΔC 1 , ΔC 2 , ΔC 3 , ΔC 4 , ΔC 5 , ΔC 6 , ΔC 7 , ΔC 8 , ΔC 9 ,..., ΔC m ) t (Formula 8)
Further, the vector −WT + V is shown in the following (Equation 9).
−WT + V = (a 1 , a 2 , a 3 , a 4 , a 5 , a 6 , a 7 , a 8 , a 9 ,…, a m ) (Equation 9)
（式８）および（式９）において、要素a1がＩＣＴ装置２Ｉ１に対応し、要素a2がＩＣＴ装置２Ｉ２に対応し、…要素amがＩＣＴ装置２Ｉｍに対応するように、各要素番号は各ＩＣＴ装置２Ｉｊに紐付けられている。 In (Equation 8) and (Equation 9), the element a 1 corresponds to the ICT device 2I 1 , the element a 2 corresponds to the ICT device 2I 2 ,..., And the element a m corresponds to the ICT device 2I m . each element number is tied to the ICT device 2I j.
（式７）、（式８）および（式９）により、各空調機３Ａｉの消費電力の合計の変化量ΔPは、次の（式１０）に示すことができる。
ΔP=a1ΔC1+a2ΔC2+a3ΔC3+a4ΔC4+a5ΔC5+a6ΔC6+a7ΔC7+a8ΔC8+a9ΔC9+…+amΔCm （式１０）
From (Expression 7), (Expression 8), and (Expression 9), the total amount of change ΔP of the power consumption of each air conditioner 3A i can be expressed by the following (Expression 10).
ΔP = a 1 ΔC 1 + a 2 ΔC 2 + a 3 ΔC 3 + a 4 ΔC 4 + a 5 ΔC 5 + a 6 ΔC 6 + a 7 ΔC 7 + a 8 ΔC 8 + a 9 ΔC 9 +… + a m ΔC m (Formula 10)
各ＩＣＴ装置２Ｉｊの負荷変化量ΔCの要素は、後述するように値が１か０となるので、実質的にはベクトル−WT＋Vの各要素ajの値が、各ＩＣＴ装置２Ｉｊの負荷に対する空調機３Ａｉの消費電力を示しているということができる。よって、各空調機３Ａｉの消費電力の合計の変化量ΔPを最小とするためには、ベクトル−WT＋Vの各要素ajの合計が最小であることが必要となる。所定の負荷を処理するために必要なＩＣＴ装置２Ｉｊの台数C#の各要素ajのうち小さい方から順番に要素ajを選択すれば、所定の負荷を処理するために必要最低限の各空調機３Ａｉの消費電力の合計の変化量ΔPで、負荷を処理することが可能となる。 Since the element of the load change amount ΔC of each ICT device 2I j has a value of 1 or 0 as described later, the value of each element a j of the vector −WT + V is substantially equal to each ICT device 2I j. It can be said that the power consumption of the air conditioner 3A i with respect to the load of is shown. Therefore, in order to power consumption total variation ΔP of the air conditioner 3A i minimized, it is necessary that the sum of the elements a j of the vector -WT + V is minimum. If the element a j is selected in order from the smallest of the elements a j of the number C # of the ICT devices 2I j necessary for processing the predetermined load, the minimum necessary for processing the predetermined load in the variation ΔP of the total power consumption of each of the air conditioners 3A i, it is possible to handle the load.
ＩＣＴ装置２Ｉｊの負荷総量C#を取得したＩＣＴ装置負荷設定部４６は、次の４つの手順を行い、各ＩＣＴ装置２Ｉｊの負荷パターン（ＩＣＴ装置の第２の負荷率）C*を計算し決定する。
The ICT device
（手順１）
（式９）において例えば、ＩＣＴ装置２Ｉｊの台数ｍを１０として、a1=17、a2=23、a3=34、a4=26、a5=13、a6=10、a7=43、a8=50、a9=27、a10=30とすると、（式９）は、次の（式１１）に示される。
−WT＋V=(17,23,34,26,13,10,43,50,27,30) （式１１）
所定の負荷を処理するために必要なＩＣＴ装置２Ｉｊの台数C#を５台として、空調機３Ａｉの消費電力が最小となるように、ベクトル−WT＋Vの各要素の数値が小さい方から順に要素を５つ選択する。選択された要素は、（式１１）を参照すると、a6=10,a5=13,a1=17,a2=23,a4=26となる。
(Procedure 1)
For example, in (Equation 9), the number m of the ICT device 2I j as 10, a 1 = 17, a 2 = 23, a 3 = 34, a 4 = 26, a 5 = 13, a 6 = 10, a 7 Assuming = 43, a 8 = 50, a 9 = 27, and a 10 = 30, (Expression 9) is expressed by the following (Expression 11).
−WT + V = (17,23,34,26,13,10,43,50,27,30) (Formula 11)
The smaller the numerical value of each element of the vector −WT + V so that the power consumption of the air conditioner 3A i is minimized with the number C # of the ICT devices 2I j necessary for processing the predetermined load being five. Select five elements in order. The selected elements are a 6 = 10, a 5 = 13, a 1 = 17, a 2 = 23, and a 4 = 26 with reference to (Equation 11).
（手順２）
（手順１）で選択された要素について、要素a6はＩＣＴ装置２Ｉ６、要素a5はＩＣＴ装置２Ｉ5、要素a1はＩＣＴ装置２Ｉ1、要素a2はＩＣＴ装置２Ｉ2、要素a4はＩＣＴ装置２Ｉ4にそれぞれ紐付けられ、記憶部４３に格納される。
(Procedure 2)
Regarding the element selected in (Procedure 1), the element a 6 is the ICT apparatus 2I 6 , the element a 5 is the ICT apparatus 2I 5 , the element a 1 is the ICT apparatus 2I 1 , the element a 2 is the ICT apparatus 2I 2 , and the element a 4 Are associated with the ICT device 2I 4 and stored in the
（手順３）
選択された各ＩＣＴ装置２Ｉｊの負荷変化量ΔCの要素を１とし、選択されなかった各ＩＣＴ装置２Ｉｊの負荷変化量ΔCの要素を０とする。（手順２）において選択された各ＩＣＴ装置２Ｉｊは、ＩＣＴ装置２Ｉ６、ＩＣＴ装置２Ｉ5、ＩＣＴ装置２Ｉ1、ＩＣＴ装置２Ｉ2、ＩＣＴ装置２Ｉ4であるため、負荷変化量ΔC6=1、負荷変化量ΔC5=1、負荷変化量ΔC1=1、負荷変化量ΔC2=1、負荷変化量ΔC4=1となる。ＩＣＴ装置２Ｉ３、ＩＣＴ装置２Ｉ７、ＩＣＴ装置２Ｉ８、ＩＣＴ装置２Ｉ９、ＩＣＴ装置２Ｉ１０は、（手順２）において選択されなかったため、負荷変化量ΔC3=0、負荷変化量ΔC7=0、負荷変化量ΔC8=0、負荷変化量ΔC9=0、負荷変化量ΔC10=0となる。
(Procedure 3)
The element of the load change amount ΔC of each selected ICT device 2I j is set to 1, and the element of the load change amount ΔC of each ICT device 2I j that is not selected is set to 0. Since the ICT devices 2I j selected in (Procedure 2) are the ICT device 2I 6 , the ICT device 2I 5 , the ICT device 2I 1 , the ICT device 2I 2 , and the ICT device 2I 4 , the load change amount ΔC 6 = 1. , Load change amount ΔC 5 = 1, load change amount ΔC 1 = 1, load change amount ΔC 2 = 1, and load change amount ΔC 4 = 1. Since the ICT device 2I 3 , the ICT device 2I 7 , the ICT device 2I 8 , the ICT device 2I 9 , and the ICT device 2I 10 were not selected in (procedure 2), the load change amount ΔC 3 = 0 and the load change amount ΔC 7 = 0, load change amount ΔC 8 = 0, load change amount ΔC 9 = 0, load change amount ΔC 10 = 0.
（手順４）
（手順３）と（式８）により、各ＩＣＴ装置２Ｉｊの負荷変化量ΔCを次の（式１２）に示される。
ΔC=(1,1,0,1,1,1,0,0,0,0)ｔ=C* （式１２）
(Procedure 4)
By (Procedure 3) and (Equation 8), the load change amount ΔC of each ICT device 2I j is expressed by the following (Equation 12).
ΔC = (1,1,0,1,1,1,0,0,0,0) t = C * (Formula 12)
所定の負荷を処理するために必要なＩＣＴ装置２Ｉｊの台数C#における各ＩＣＴ装置２Ｉｊの負荷変化量ΔCを、各ＩＣＴ装置２Ｉｊの負荷パターンC*とする。 The load change amount ΔC of each ICT device 2I j in the number C # of ICT devices 2I j necessary for processing a predetermined load is defined as a load pattern C * of each ICT device 2I j .
空調機吹出温度設定部４７は、各ＩＣＴ装置２Ｉｊの負荷パターンC*が決定した後、ＩＣＴ装置２Ｉｊの温度条件を満足し、かつ各空調機３Ａｉの消費電力の和が最小となる空調機３Ａｉの吹出温度を求める。空調機３Ａｉの吹出温度を求める方法としては数理計画法を用いる。数理計画法は、任意の等式もしくは不等式で表される制約条件下で、任意の目的関数を最小化あるいは最大化する変数の組を求める手法である（非特許文献２を参照）。
After the load pattern C * of each ICT device 2I j is determined, the air conditioner outlet
数理計画法で求める変数の組は各空調機３Ａｉの吹出温度であり、最小化する目的関数は各空調機３Ａｉの消費電力の合計を示す（式２）に基づく次の（式１３）（第１の条件式）である。
P=WX’+b （式１３）
Set of variables calculated by the mathematical programming method is air temperature of each air conditioner 3A i, the objective function to be minimized representing the total power consumption of each of the air conditioners 3A i follows based on equation (2) (Formula 13) (First conditional expression).
P = WX '+ b (Formula 13)
X’は、求める各空調機３Ａｉの吹出温度である。 X ′ is the blowing temperature of each air conditioner 3A i to be obtained.
ＩＣＴ装置２Ｉｊの温度条件を表す不等式制約条件を表す式は、各ＩＣＴ装置２Ｉｊの負荷パターンC*を（式１）に代入したＩＣＴ装置吸込温度が上限温度（第１の閾値）以下という次の条件式（式１４）（第２の条件式）である。
TX’+VC*≦Y# （式１４）
Expression for the inequality constraints to represent the temperature conditions of the ICT device 2I j is a load pattern C * of the ICT device 2I j of equation (1) ICT device inlet temperature obtained by substituting the upper limit temperature (first threshold value) or less The following conditional expression (Expression 14) (second conditional expression) is satisfied.
TX '+ VC * ≤ Y # (Formula 14)
Y#は各ＩＣＴ装置２Ｉｊの上限温度を表すｍ次元の列ベクトルで、上限温度を越えると故障などの確率が高くなる。 Y # is a column vector of m dimensions representing the maximum temperature of the ICT device 2I j, the probability of such a failure exceeds the upper limit temperature is high.
（式１４）を満たし、（式１３）を最小にする各空調機３Ａｉの吹出温度X’を数理計画法で求める。数理計画法としては線形計画法を使用してもよく、市販のパッケージを利用してもよい。 Satisfies the equation (14), obtained by mathematical programming a blowing temperature X 'of each of the air conditioners 3A i which minimizes the equation (13). As mathematical programming, linear programming may be used, or a commercially available package may be used.
ＩＣＴ装置負荷設定部４６は、各ＩＣＴ装置２Ｉｊの負荷パターンC*に従って、別のＩＣＴ装置２Ｉｊに負荷を割り当て、空調機吹出温度設定部４７は、空調機３Ａｉの吹出設定温度を空調機３Ａｉに送信する。
The ICT device
なお、（式７）では、できるだけ空調機３Ａｉの省エネとなるＩＣＴ装置２Ｉｊの負荷割り当てを求めるために、各空調機３Ａｉの消費電力の合計Pではなく各空調機３Ａｉの消費電力の合計の変化量ΔPを使用している。初期状態が各空調機３Ａｉの消費電力の合計Pが最小である状態からＩＣＴ装置２Ｉｊの負荷が変化した場合、各空調機３Ａｉの消費電力の合計の変化量ΔPを最小にすることにより、近似的に各空調機３Ａｉの消費電力の合計Pを最小化するということを意味している。 In (Equation 7), in order to determine the load allocation of the ICT device 2I j as the energy saving as possible air conditioner 3A i, the power consumption of each of the air conditioners 3A i rather than a total P of the power consumption of each of the air conditioners 3A i The total amount of change ΔP is used. When the load of the ICT device 2I j is changed from the state where the total power consumption P of each air conditioner 3A i is the minimum, the change amount ΔP of the total power consumption of each air conditioner 3A i is minimized. by, which means that minimizing the total P of the power consumption of approximately each air conditioner 3A i.
図３に本発明の一実施形態にかかる、空調制御方法のフローチャートを示す。空調機情報取得部４１は、各空調機３Ａｉの吹出温度Xの情報を収集し、ＩＣＴ装置情報取得部４２は、各ＩＣＴ装置２Ｉｊの吸込温度Yの情報および各ＩＣＴ装置２Ｉｊの負荷Cの情報を収集する。ＩＣＴ装置吸込温度推定部４４は、収集された各空調機３Ａｉの吹出温度Xの情報、各ＩＣＴ装置２Ｉｊの吸込温度Yの情報および各ＩＣＴ装置２Ｉｊの負荷Cの情報に基づいて（式１）を決定し（Ｓ１０１）（第１のステップ）、決定された（式１）は、記憶部４３に記録される。
FIG. 3 shows a flowchart of an air conditioning control method according to an embodiment of the present invention. Air conditioner
空調機情報取得部４１は、空調機３Ａｉの消費電力Pの情報および各空調機３Ａｉの吹出温度Xの情報を収集する。空調機消費電力推定部４５は、収集された空調機３Ａｉの消費電力Pの情報および各空調機３Ａｉの吹出温度Xの情報に基づいて（式２）を決定し（Ｓ１０２）（第２のステップ）、決定された（式２）は、記憶部４３に記録される。ステップＳ１０２により、学習データが記憶部４３に格納され、次のステップＳ１０３に進む。
Air conditioner
ＩＣＴ装置負荷設定部４６は、（式１）および（式２）を用いて、各ＩＣＴ装置２Ｉｊの負荷変化量ΔCおよびベクトル−WT＋Vにより空調機の消費電力ΔPを推定する（式７）を算定する。またＩＣＴ装置負荷設定部４６は、空調機の消費電力ΔPが最小となるように、所定の負荷を処理するために必要なＩＣＴ装置の台数C#に基づいて、（式７）における各ＩＣＴ装置２Ｉｊの負荷パターンC*を決定する（Ｓ１０３)（第３のステップ）。
The ICT device
ＩＣＴ装置２Ｉｊの吸込み温度が一定の温度を超えた場合、空調機吹出温度設定部４７は、（式２）に求めようとする空調機３Ａｉの吹出温度を代入した値である空調機３Ａｉの消費電力が最小となる（式１３）と、（式１）に求めようとする空調機３Ａｉの吹出温度および各ＩＣＴ装置２Ｉｊの負荷パターンC*を代入した値であるＩＣＴ装置２Ｉｊの吸込温度が上限温度以下とする（式１４）とを満足するように、第２の吹出し温度を計算する。具体的には、各ＩＣＴ装置２Ｉｊの負荷パターンC*および各ＩＣＴ装置２Ｉｊの上限温度Y#を用いた（式１４）を制約条件とし、（式１３）を用いて空調機３Ａｉの消費電力Pを最小化する空調機３Ａｉの設定温度を数理計画法で決定する（Ｓ１０４）（第４のステップ）。
When the suction temperature of the ICT device 2I j exceeds a certain temperature, the air conditioner outlet
ＩＣＴ装置負荷設定部４６は、計算したＩＣＴ装置２Ｉｊの負荷を割り当て（Ｓ１０５）、空調機吹出温度設定部４７は、各空調機３Ａｉの設定温度を送信し、各ＩＣＴ装置２Ｉｊと各空調機３Ａｉを制御する（Ｓ１０６)。各空調機３Ａｉは設定された吹出温度で各ＩＣＴ装置２Ｉｊに給気する。
The ICT device
ＩＣＴ装置２Ｉｊの必要負荷総量が変わると、再びステップＳ１０３に戻り、新たな空調機３Ａｉの吹出温度とＩＣＴ装置２Ｉｊの負荷を計算する。 When the total required load of the ICT device 2I j changes, the process returns to step S103 again, and the new air blower temperature of the air conditioner 3A i and the load of the ICT device 2I j are calculated.
なお、記憶部４３は、ＲＯＭ(Read Only Memory)とＲＡＭ(Random Access Memory)とを含んで構成される。ＲＯＭには、空調機・ＩＣＴ装置制御装置４全体の動作制御に必要なプログラムや各種のデータ（例えば、ＩＣＴ装置２Ｉｊの吸込温度を推定するための計算式、および、空調機３Ａｉの消費電力を推定するための計算式など）が記録される。ＲＡＭには、データやプログラムを一時的に記憶するための記録領域が設けられ、プログラムやデータが保持される。
The
本実施形態によれば、ＩＣＴ装置の台数が多くても空調機の設定温度の高速計算が可能となる。さらに本実施形態によれば、空調室を安全な温度に保ちつつ空調機の省エネを実現することが可能となる。 According to this embodiment, it is possible to calculate the set temperature of the air conditioner at high speed even when the number of ICT devices is large. Furthermore, according to the present embodiment, it is possible to realize energy saving of the air conditioner while keeping the air conditioning room at a safe temperature.
１ 空調室
２Ｉ１、２Ｉ２、２Ｉｊ、２Ｉｍ ＩＣＴ装置
３Ａ１、３Ａ２、３Ａｉ、３Ａｎ 空調機
４ 空調機・ＩＣＴ装置制御装置
５ ネットワーク
４１ 空調機情報取得部
４２ ＩＣＴ装置情報取得部
４３ 記憶部
４４ ＩＣＴ装置吸込温度推定部
４５ 空調機消費電力推定部
４６ ＩＣＴ装置負荷設定部
４７ 空調機吹出温度設定部
1 air-conditioned room 2I 1, 2I 2, 2I j , 2I m ICT device 3A 1, 3A 2, 3A i , 3A
Claims (2)
前記ＩＣＴ装置の第１の負荷率および前記第１の吹出温度に基づいて前記ＩＣＴ装置の吸込温度を推定する第１の計算式を算定する第１のステップと、
前記第１の吹出温度に基づいて前記空調機の消費電力を推定する第２の計算式を算定する第２のステップと、
前記第１の計算式および前記第２の計算式を用いて、前記ＩＣＴ装置の負荷が変化したときの前記空調機の消費電力の変化量を推定する第３の計算式を算定し、前記空調機の消費電力が最小となるように、所定の負荷を処理するために必要な前記ＩＣＴ装置の台数に基づいて、前記第３の計算式における前記ＩＣＴ装置の第２の負荷率を決定する第３のステップと、
前記第２の計算式に前記第２の吹出温度を代入した値が最小となる第１の条件式を目的関数とし、前記第１の計算式に前記第２の吹出温度および前記ＩＣＴ装置の前記第２の前記負荷率を代入した値が第１の閾値以下とする第２の条件式を制約条件として、数理計画法により前記第２の吹出し温度を計算する第４のステップと
を備えることを特徴とする空調制御方法。 When the suction temperature of the ICT device exceeds a certain temperature, the air conditioning control method by the system changes the preset first blowing temperature of the air conditioner that cools the ICT device to the second blowing temperature. And
A first step of calculating a first calculation formula for estimating a suction temperature of the ICT device based on a first load factor of the ICT device and the first outlet temperature;
A second step of calculating a second calculation formula for estimating power consumption of the air conditioner based on the first blowing temperature;
Using the first calculation formula and the second calculation formula, a third calculation formula for estimating the amount of change in power consumption of the air conditioner when the load of the ICT device changes is calculated, and the air conditioning The second load factor of the ICT device in the third calculation formula is determined based on the number of the ICT devices necessary for processing a predetermined load so that the power consumption of the machine is minimized. 3 steps,
The first conditional expression that minimizes the value obtained by substituting the second blowing temperature into the second calculation formula is an objective function, and the second calculation temperature and the ICT device's A fourth step of calculating the second blowing temperature by a mathematical programming method using the second conditional expression in which the value substituted for the second load factor is equal to or less than the first threshold value as a constraint. A characteristic air conditioning control method.
前記ＩＣＴ装置の第１の負荷率および前記第１の吹出温度に基づいて前記ＩＣＴ装置の吸込温度を推定する第１の計算式を算定する第１の算出部と、
前記第１の吹出温度に基づいて前記空調機の消費電力を推定する第２の計算式を算定する第２の算出部と、
前記第１の計算式および前記第２の計算式を用いて、前記ＩＣＴ装置の負荷が変化したときの前記空調機の消費電力の変化量を推定する第３の計算式を算定し、前記空調機の消費電力が最小となるように、所定の負荷を処理するために必要な前記ＩＣＴ装置の台数に基づいて、前記第３の計算式における前記ＩＣＴ装置の第２の負荷率を決定する決定部と、
前記第２の計算式に前記第２の吹出温度を代入した値が最小となる第１の条件式を目的関数とし、前記第１の計算式に前記第２の吹出温度および前記ＩＣＴ装置の前記第２の前記負荷率を代入した値が第１の閾値以下とする第２の条件式を制約条件として、数理計画法により前記第２の吹出し温度を計算する第３の算出部と
を備えたことを特徴とする空調制御システム。 When the suction temperature of the ICT device exceeds a certain temperature, the air conditioning control system changes the preset first blowing temperature of the air conditioner that cools the ICT device to the second blowing temperature,
A first calculation unit that calculates a first calculation formula for estimating the suction temperature of the ICT device based on the first load factor of the ICT device and the first blowing temperature;
A second calculation unit for calculating a second calculation formula for estimating power consumption of the air conditioner based on the first blowing temperature;
Using the first calculation formula and the second calculation formula, a third calculation formula for estimating the amount of change in power consumption of the air conditioner when the load of the ICT device changes is calculated, and the air conditioning A decision to determine the second load factor of the ICT device in the third calculation formula based on the number of the ICT devices required to process a predetermined load so that the power consumption of the machine is minimized And
The first conditional expression that minimizes the value obtained by substituting the second blowing temperature into the second calculation formula is an objective function, and the second calculation temperature and the ICT device's And a third calculation unit that calculates the second blowing temperature by mathematical programming using a second conditional expression in which the value substituted for the second load factor is equal to or less than a first threshold. An air conditioning control system characterized by that.
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